Caso práctico: El sistema de almacenamiento térmico de hielo de BAC ofrece excelentes resultados en la heladería Penn State Berkey Creamery.
La heladería Berkey Creamery de Penn State implementó la solución de almacenamiento térmico de hielo de BAC para reducir los costos de energía, mantener temperaturas de proceso constantes y mejorar la confiabilidad del sistema en sus operaciones de refrigeración por lotes. Junto con un nuevo condensador evaporativo BAC VC1 , este sistema se instaló en 2024 en el campus principal de Penn State en State College, Pensilvania. El sistema ofrece ahorros de electricidad cuantificables a la vez que garantiza una refrigeración ininterrumpida para los procesos críticos de producción de helado.
Al aprovechar las tarifas eléctricas más bajas en horas valle para almacenar energía térmica y utilizarla durante las horas de máxima demanda, la fábrica de productos lácteos logró un sistema de refrigeración más eficiente, resistente y flexible, adaptado específicamente a sus necesidades operativas únicas.
Fondo
Fundada en 1865, la heladería Penn State Berkey Creamery es la mayor heladería universitaria de Estados Unidos y ha sido durante mucho tiempo una parte fundamental del programa de Ciencias de la Alimentación de Penn State. Actualmente, opera desde el Edificio de Ciencias de la Alimentación, construido en 2006, donde produce helados y productos lácteos mediante procesos por lotes que requieren una refrigeración precisa y fiable. Para 2024, la heladería contaba con una unidad de almacenamiento térmico de hielo y un condensador evaporativo que ya habían superado su vida útil prevista, lo que brindó la oportunidad de modernizar el sistema.
La fábrica de productos lácteos experimenta picos de demanda de refrigeración elevados durante los períodos de producción por lotes, seguidos de períodos de baja demanda, lo que la convierte en una candidata ideal para el almacenamiento térmico de hielo.
Brendan McNamara, representante local de BAC de IRESCO, dijo: "Penn State aprovechó la instalación original en 2006 para instalar una unidad de almacenamiento térmico de hielo, eliminando así un compresor completo y reduciendo el tamaño del equipo de refrigeración en la sala de máquinas".
El aumento de los costes de los servicios públicos y los cargos por demanda máxima de la compañía eléctrica local reforzaron aún más la necesidad de una solución que pudiera reducir la demanda eléctrica sin comprometer la calidad del producto ni el tiempo de actividad.
Penn State buscaba un sistema modernizado para su fábrica de productos lácteos que pudiera:
- Gestionar de forma eficiente los picos de demanda energética.
- Mantener un suministro constante de baja temperatura para el procesamiento de alimentos.
- Se integra a la perfección con la infraestructura de refrigeración por amoníaco existente.
- Proporcionar redundancia operativa en caso de interrupciones del suministro eléctrico.
Solución
Penn State Berkey Creamery seleccionó a DeVault como contratista para liderar el proyecto, con Justin Stone, el gerente regional de servicio. Basándose en la experiencia de DeVault y las necesidades específicas de la planta, Justin contactó a Brendan McNamara, representante local de confianza de BAC, para que colaborara en el diseño de los sistemas de reemplazo. Aprovechando los más de 85 años de experiencia de BAC y miles de instalaciones de almacenamiento térmico de hielo en todo el mundo, el equipo del proyecto colaboró estrechamente para desarrollar una solución que ofreciera la fiabilidad y el rendimiento comprobados que requería esta aplicación. DeVault, IRESCO y BAC trabajaron en estrecha coordinación durante la selección, el diseño y la instalación del sistema.
La solución instalada incorpora la unidad de almacenamiento térmico de hielo TSU-235E de BAC, diseñada para la fusión externa e ideal para procesos de refrigeración por lotes que requieren una temperatura de suministro baja y constante. Esta unidad se seleccionó, en parte, debido al uso de amoníaco, que ya se empleaba en otras áreas de la planta. La TSU de BAC ofrecía una conductividad térmica superior, una formación de hielo más rápida, temperaturas de fusión más bajas, un diseño compacto y una mayor eficiencia energética en comparación con otros sistemas de almacenamiento alternativos basados en plástico o glicol.
Los detalles clave del sistema incluyen:
- Capacidad de refrigeración: 214 toneladas-hora (753 kWh)
- Capacidad de almacenamiento de hielo: 17.826 libras de hielo
- Refrigerante: Amoníaco recirculado por bomba (18,1 °F)
- Tiempo de formación de hielo: Aproximadamente 12 horas durante los períodos de menor demanda.
- Ubicación de instalación: Montaje en azotea para mayor flexibilidad de diseño.
- Aplicación : El sistema utiliza amoníaco para formar hielo alrededor de las bobinas de acero inoxidable, luego derrite el hielo con agua de proceso caliente para producir "agua dulce" a 1 °C (34 °F) para enfriar la camisa del tanque de mezcla de helado durante la pasteurización y la producción.
La solución de almacenamiento térmico de hielo TSU de BAC resultó idónea para esta aplicación, ya que cumplía con todos los requisitos. Se ajustaba al espacio disponible, se integraba perfectamente con el sistema de amoníaco existente y proporcionaba a Penn State una forma fiable de gestionar los picos de demanda sin añadir equipos innecesarios. Desde el punto de vista de la instalación y el rendimiento, fue una elección inteligente y eficiente para la planta de procesamiento de lácteos.
Justin Stone, Gerente Regional de Servicio, DeVault
Necesidades y expectativas del cliente
Costes energéticos reducidos
Al trasladar la producción de hielo a los períodos de menor consumo eléctrico, incluso a los de muy baja demanda, Penn State pudo eliminar un compresor, reducir el tamaño del equipo de refrigeración y disminuir significativamente los cargos por demanda eléctrica, logrando una reducción de hasta el 58 % en los costos de electricidad y un ahorro semanal aproximado de 574 dólares , al tiempo que mantenía una temperatura de suministro constante.
Gracias a una temperatura de suministro constante, la tecnología de fusión externa proporciona una temperatura de suministro uniforme de 1 °C (34 °F), fundamental para mantener la calidad del helado y un procesamiento por lotes repetible.
Fiabilidad y redundancia
El sistema de almacenamiento térmico de hielo de BAC permite a la heladería Penn State Berkey Creamery almacenar capacidad de refrigeración cuando hay electricidad disponible y utilizarla posteriormente cuando más se necesita. Al capturar energía durante las horas de menor consumo, el sistema proporciona respaldo integrado y flexibilidad operativa para los procesos de refrigeración críticos.
Diseñado para una durabilidad a largo plazo, el sistema cuenta con serpentines de hielo de acero inoxidable, un tanque interior de acero inoxidable y paneles exteriores con revestimiento híbrido Baltibond® para ofrecer la máxima resistencia a la corrosión en un entorno exigente de procesamiento de alimentos.
Incluso en caso de un corte de energía o un pico de demanda, el hielo almacenado permite que la fábrica de productos lácteos continúe refrigerando los procesos de producción durante todo el día, garantizando la continuidad operativa y evitando la pérdida de producto. Esta redundancia adicional brinda a los operadores la seguridad de que se pueden satisfacer las necesidades críticas de refrigeración, independientemente de las interrupciones del suministro eléctrico o las limitaciones de la demanda.
Flexibilidad de diseño
Su diseño compacto requiere menos espacio que otras tecnologías de almacenamiento de hielo, lo que permite instalar la unidad de fusión externa en el tejado en lugar de enterrarla. Esta instalación simplificada minimiza las molestias en la planta y maximiza el espacio útil. Además, la incorporación del almacenamiento térmico de hielo elimina la necesidad de un enfriador dedicado, reduciendo aún más el espacio ocupado por el equipo y generando un ahorro energético considerable. El resultado es una solución flexible y que optimiza el espacio, ideal para modernizaciones y aplicaciones de refrigeración con espacio limitado.
Conclusión
El nuevo sistema de almacenamiento térmico de hielo BAC de la heladería Penn State Berkey demuestra cómo los usuarios de refrigeración industrial, en particular las heladerías y las empresas procesadoras de alimentos por lotes, pueden reducir significativamente los costos de energía y de equipos, al tiempo que mejoran la resiliencia operativa.
Al combinar el uso de energía en horas de menor demanda, la producción de hielo a base de amoníaco y la tecnología de fusión externa duradera de BAC, la fábrica de productos lácteos ahora se beneficia de menores costos operativos, un rendimiento de enfriamiento confiable y constante, una menor dependencia de enfriadores sobredimensionados y una mayor flexibilidad para las necesidades de producción futuras.
Este proyecto pone de relieve el valor del almacenamiento térmico de hielo como una solución práctica y probada para aplicaciones de refrigeración con cargas fluctuantes, y refuerza el papel de BAC como socio de confianza en el suministro de equipos fiables y eficientes con experiencia técnica.
